摘 要：就秦山第三核电厂重水堆机组测控用 AGM 温度变送器，从电源侧扰动、工频磁场抗扰度和静电放电抗扰度等 3 方面进行 测试，得出仪表在抗电源扰动和静电干扰方面存在不足。基于静电屏蔽理论，改进外壳，提升仪表抗静电性能。
引言
AGM HPM 4003-20 RTD 型（以下简称 AGM）温度变送器 为秦三厂典型仪表，输出（4～20）mA 电流信号，主要用于现场重 要设备/系统的控制，如 1# 停堆系统可编程比较控制器用慢化剂 温度信号、反应堆调节系统堆内铂探测器中子测量校准用反应 堆出/入口集管温差信号、主泵上轴承高温跳车保护信号等。在 机组调试及运行期间，AGM温度变送器曾发生过输出信号异常 波动、触发安全系统通道高报的问题，经现场排查，初步判断仪 表抗干扰能力可能存在不足。 针对上述问题，选取主要使用的 4 种测量范围的 AGM 温 度变送器备件样品各一台（表 1），进行实验室抗干扰测试，取得量化数据。
1 测试方案
1.1 测试电路搭建 根据 AGM 变送器工作原理（图 1）搭建测试电路，用精密电 阻箱模拟输入电阻信号，4 台样品按表 2 调校。
1.2 抗干扰性能测试
测试原则为先做无损或微损试验，后做破坏性试验。结合现场实际工况，shou先通过对电源侧施加扰动，评估样品的抗扰动性能，其次选择工频磁场以及静电放电两种抗干扰试验来验证样 品的电磁兼容性能。
1.2.1 电源侧扰动测试
试验方法：将电阻箱电阻设置为 100 Ω，将电源电压设置为40 V，待样品输出达到稳定状态时，测量取样电阻（150 Ω）的电 压，随后将电源电压切换至 12 V（模拟电源扰动），测量取样电 阻的电压。
1.2.2 工频磁场抗扰度测试
（1）试验方法。①工频磁场模拟器的电流发生器与磁场线圈之间的距离不大于 3 m，将一木桌作为试验台置于磁场线圈中，调节支撑高度使被测仪表置于磁场线圈中心位置。样品按要求进 行配置和连接，将电阻箱电阻设置为 100 Ω，处于正常工作状态。设定工频磁场模拟器磁场强度为 3 A/m，连续测试时间为 300 s。改变磁场方向，使样品分别处于三维坐标系 x，y，z 三向工频磁场 下完成测试，实验过程中监测变送器的输出信号是否存在扰动。 ②试验完成后，在上盖与壳体之间的缝隙处涂覆屏蔽胶或屏蔽薄膜，再重复上述试验，并监测样品输出信号是否存在扰动。③试验完成后，在壳体绝缘漆打掉，使外壳接地，再重复上述试验，并监 测样品输出信号是否存在扰动。试验过程中，样品应无损坏。
（2）试验标准。GBT 17626.8—2006 工频磁场抗扰度试验。
（3）试验仪器。工频磁场模拟器。
1.2.3 静电放电抗扰度测试（外壳对地）
（1）试验方法。①实验室的地面应铺设一块厚度至少为0.25 mm 的铝或铜金属板作为接地参考平面，也可使用其他金属材料，但厚度至少0.65 mm。接地参考平面的#小尺寸为 1 m2。接地参考平面的四周至少应超出仪表或耦合板0.5 m，并应与保护接地系统相连。试验台为一个放在接地参 考平面上 0.8 m 高的木桌，放在桌面上的水平耦合板面积为1.6 m×0.8 m，垂直耦合板面积为 0.5 m×0.5 m。样品应按要求进行配置和连接，处于正常工作状态，并应用 0.5 mm厚的绝缘衬垫与水平耦合板绝缘。样品与实验室除接地参考 平面外的四壁和其他金属结构之间必须有至少 1 m 的间 距。静电放电发生器的放电回路应以低电阻方式连接接地参 考平面。静电放电试验包括直接放电和间接放电两种方式， 直接放电包括接触放电和空气放电，间接放电为耦合板放 电。静电施加于样品操作人员可能触及到的地方，有金属的部分选择接触放电，不能使用接触放电的部分选择空气放 电。接触放电试验电压应从 4 kV，6 kV，8 kV（空气放电应2 kV，4 kV，8 kV，15 kV）逐级增加，并监测样品输出信号， 至发现输出信号出现扰动为止，且试验电压不再继续增加。若达到上述#大电压等级时，仍未发现扰动现象，则说明样 品抗干扰能力满足要求。试验应以单次放电的方式进行。在 预选点上，至少施加 10 次单次放电（每一极性）。连续单次放 电之间的时间间隔至少为 1 s。②试验完成后，在上盖与壳 体之间的缝隙处涂覆屏蔽胶或屏蔽薄膜，重复上述试验，并监测样品输出信号是否存在扰动。③试验完成后，在壳体绝 缘漆打掉，使外壳接地，重复上述试验，并监测样品输出信号 是否存在扰动。试验过程中，样品应无损坏。
（2）试验标准。GBT 17626.2—2006 电磁兼容试验和测量技 术—静电放电抗扰度试验。
（3）试验仪器。静电放电模拟器。
2 试验结果
2.1 电源侧扰动测试
按照 1.2.1 节的测试方案对各样品进行测试，测试结果见表 3。从表 3 可见，当电源电压由 40 V 切换为 30 V 时，样品输出 发生掉压现象，电压变化情况如图 2 所示，其中，时间单位是 s，幅值单位是 V。
2.2 工频磁场抗扰度测试
按照 1.2.2 节的测试方案对各样品进行测试，测试结果相 同。以 1# 样品测试结果为例（图 3，时间单位是 s，幅值单位是 V），可见磁场强度、磁场方向对样品输出结果没有影响。
经测试，样品 上盖整体为非金属材料，外壳底座虽 为金属材料，但表 面涂敷了绝缘漆， 因此未构成完整的 屏蔽。对 1# 样品进 行处理，打磨掉接 缝处、调校孔处以及底座螺栓连接处 的绝缘漆，使样品 上盖、外壳及底座全部连通，处理后的效果见图 5。之后通过锡 箔纸将上盖与外壳连通，使样品初步形成完整的屏蔽，并将外壳 接地（图 6）。
第二次对样品外壳施加 4 kV 静电，输出结果见图 7，从中 可见经以上处理后，1# 样品的输出信号扰动幅度大幅降低，但依 然存在近 100%扰动。扰动从 1.605 s 开始，1.65 s 结束，持续时间约为0.045 s。
经进一步分析，样品打磨、锡箔连通上盖与外壳均为手工操4作，不能保证屏蔽完整性，因此继续对 1# 样品进行处理：用锡箔纸包覆样品整体并接地，效果见图 8。再次对样品外壳施加 4 kV静电，输出结果见图 9，从中可见 1# 样品的输出信号扰动幅度继续降低，减小到 17.4%。扰动 从 6.761 s 开 始，6.789 s 结 束，持续时间约 为 0.028 s。
将以上 1# 样品的 3 次测 试结果汇总见 表 4，从中可 见，完整的屏 蔽与良好的接地是提高抗 静电性能的重要手段，静电 干扰的扰动幅值和持续时 间跟屏蔽效果直接相关，屏 蔽效果越好，扰动幅度越 小、持续时间越短。
1#～4# 样品为厂家标准 产品，外壳材料和结构相同，以上对 1# 样品所做静电测试结果具有代表性。
3 测试结论
（1）电源侧电压出现波动，对 AGM 温度变送器输出影响明显。
（2）磁场强度、磁场方向对 AMG 温度变送器输出无显著影 响，温度变送器抗工频磁场性能良好。
（3）未作处理前，静电会显著 AGM 温度变送器输出，扰动 幅度近 300%；外壳整体接地后，静电对变送器输出影响降低，但扰动幅度仍近 100%；用锡箔纸全包覆后，静电对变送器输出 影扰动响降低至不足 20%。综上，AGM 温度变送器抗静电干扰能力不足。
4 性能改进
针对测试结论，结合电厂实际，就 AGM 温度变送器的抗干 扰性能提升做如下分析和改进。
（1）工作电源的稳定性。AGM 温度变送器使用的 40 V 工作电源为电厂典型电源，压力、液位、流量等仪表均使用该电源。设 计上，40 V 电源供电母线为安全级，电源硬件有冗余列，40 V电源稳定供电有保障，电厂不需对因电源波动而影响 AGM 温 度变送器输出的情况做处理。
（2）外壳的抗静电性。AGM 温度变送器安装在金属材料的 盘柜中，盘柜接地，在盘柜门关闭状态下，能够为变送器提供抗外来静电干扰的屏蔽；在盘柜门开启状态下，静电干扰的主 要来源是人体静电，操作变送器前及过程中，电厂人员需做好 静电消除措施，该要求落实到相应维修规程或操作票中。因专业性强、操作复杂且对变送器外壳有破坏性，电厂不需执行2.3 节所述对变送器外壳上盖、接缝、底座等部分进行屏蔽完 整性提升的操作。
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